论文部分内容阅读
纳米TiO2具有光化学稳定性好、不产生二次污染等优点在可再生能源利用和环境保护等领域具有潜在的应用前景。但由于其只能吸收紫外光，这就极大限制了纳米TiO2在光催化领域的应用与发展。为了扩展纳米TiO2的光响应范围，本文以p-n型Cu2O/TiO2异质结纳米材料为主要研究对象，分别研究了纳米TiO2颗粒和钛酸盐纳米管负载纳米Cu2O的复合光催化剂的光催化性能，以及探讨了纳米Cu2O的粒径大小对复合纳米材料光催化性能的影响，为制备高效的异质结纳米复合光催化材料提供了参考，具体内容如下：以商用的TiO2（P25）为原材料水热制备钛酸盐纳米管(TNTS)，再用浸渍还原法将纳米Cu2O还原在P25和TNTS表面上，合成Cu2O/P25和Cu2O/TNTS(方法A)，然后将合成的Cu2O/P25进一步水热合成Cu2O/TNTS(方法B)，通过XRD表明，还原法制备的Cu2O纯度较高，TEM和SEM表明Cu2O以2-3nm小颗粒形式负载在P25和TNTS表面，Cu2O/TNTS(方法B)具有较好的形貌，而Cu2O/TNTS(方法A)纳米管有所断裂，N2吸附-脱附表明Cu2O/TNTS(方法B)具有较大比表面积，Cu2O/TNTS(方法A)的比表面积比单一组分TNTS更小，DRS(固体紫外漫反射)阐明了纳米Cu2O与TiO2是通过化学键结合在一起的。通过对还原剂浓度的调控来改变Cu2O/P25和Cu2O/TNTS(方法A)上纳米Cu2O的粒径大小及分布，TEM测试能表明，随着葡萄糖浓度的增加，复合材料上纳米Cu2O的粒径是变小的，分布更分散，通过对亚甲基蓝的光催化降解实验能证明纳米Cu2O粒径更小的复合材料表现出更好的光催化活性，DRS测试表明纳米Cu2O粒径的变小由于量子限制效应会使其能隙变大，使得p-n结构中的两个半导体的导带能隙差距更大，有利于光生电子在p-n结界面的有效转移从而提高光催化活性。在吸附实验中，探究两种方法制备的Cu2O/TNTS的吸附性能，得出Cu2O/TNTS(方法B)的吸附性能优于单一组分的TNTS，而Cu2O/TNTS(方法A)的吸附性能弱于单一组分的TNTS，在吸附热力学模型研究中，两者都符合Langmuir吸附等温方程式，在动力学研究中，Cu2O/TNTS(方法A)符合二级动力学模型，而Cu2O/TNTS(方法B)符合一级动力学模型，说明两种方法制备的Cu2O/TNTS的吸附模式是不一样的。在光催化试验中，探究两种方法制备的Cu2O/TNTS在可见光照射下的光催化性能，以及探究了Cu2O/TNTS在催化降解亚甲基蓝过程中的活性物质影响。实验结果表明，Cu2O/TNTS(方法B)比Cu2O/TNTS(方法A)具有更高的光催化活性。